Question

（1）向心力演示器如图1所示．转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动．皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动．小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小．现将小球分别放在两边的槽内，为探究小球受到的向心力大小与哪些因素有关系，下列想法正确的是______

A．用质量不同的钢球和铝球做实验，使它们运动半径相等，比较向心力的大小与质量大小的关系
B．用质量相同的两个小球做实验，使它们的角速度不等，比较向心力的大小与角速度大小的关系
C．用质量相同的两个小球做实验，使它们的运动半径不等，比较向心力的大小与半径大小的关系
D．在两个小球的质量、运动半径和角速度三个量中，保持其中两个量相等，才能比较向心力的大小与第三个量的关系
（2）图2为某电流表G的表盘，测得电流表G内阻为R_g=105.0Ω，把它改装成量程为U_V=15V的电压表，需要______联（填“串”或“并”）一个电阻R_x=______．请在图3的虚线框内标上改装后表盘上应该标注的符号．用它来测量电压，电流表盘指针位置如图3所示，则此时所测量的电压值应是______V．
（3）某同学在做“用多用电表探测黑箱内的元件”的实验中，已知黑箱面板上有三个接线柱A、B、C，如图4所示，黑箱内的元件可能是电阻、二极管、电容等，且只有其中两个元件，测量情况为：

红表笔	A	A	B	B	C	C
黑表笔	B	C	A	C	A	B
测量结果	接近0Ω	接近10kΩ	∞	10kΩ	∞	10kΩ

请根据以上结果画出黑箱中的电路．

Answer 1

【答案】分析：（1）要探究小球受到的向心力大小与质量的关系，需控制一些变量，即保持小球转动的半径和角速度不变．探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需保持小球的质量、转动的半径不变．探究小球受到的向心力大小与半径的关系，需保持小球的质量、转动的角速率不变．
（2）要把电流表G改装成量程为U_V=15V的电压表，需要串联电阻R_x，根据欧姆定律求解R_x．并由欧姆定律求出电流表盘指针位置如图3所示时所测量的电压值．
（3）根据表格的数据分析黑箱中的元件．若正向与反向电阻相差很大，是二极管．若正向与反向电阻相等，则是电阻．
解答：解：（1）根据F=mrω²，知向心力与三个量有关，在两个小球的质量、运动半径和角速度三个量中，保持其中两个量相等，才能比较向心力的大小与第三个量的关系．故D正确，ABC均错误．
故选D
（2）要把电流表G改装成量程为U_V=15V的电压表，需要串联电阻R_x，根据欧姆定律求解R_x==49895Ω．
电流表盘指针位置如图3所示电流为I=230.0μA，所测量的电压值为U=I（R_g+R_x）=11.5V
（3）由表格的数据可以看出，AB间正向与反向电阻相差很大，应是二极管，B接线柱接二极管的正极，BC间电阻正向与反向电阻相同，则BC间是电阻．画出电路图如图．
故答案为：
（1）D；（2）串，49895Ω，11.5V．（3）画出黑箱中的电路如图所示．
点评：本实验第1题采用控制变量法，即要研究一个量与另外一个量的关系，需要控制其它量不变．第2题电表的改装关键抓住原理是串联电路的分压作用．